基于案例推理的球团矿专家系统的研究与实现_图文

1、分类号密级学位论文基于案例推理的球团矿专家系统的研究与实现作者姓名：指导教师：刘洪伟王建辉教授东北大学信息科学与工程学院自动化研究所申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：硕士学科类别：工学控制理论与控制工程年月论文答辩日期：年月日答辩委员会主席：井元伟教授顾树生教授崔宝侠教授东北大学年月：独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢也思学位论文作者签名：

2、日支。苁俸期：沙，。，学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年面学位论文作者签名：签字日期：封惑审沙。导师签名：（霹签字日期：沙。东北大学硕士学位论文摘要基于案例推理的球团矿专家系统的研究与实现摘要随着钢铁工业的不断发展，球团矿已经成为高炉炉料中不可缺少的一部分，这也使得链箅机一回转窑生产系统得到了广泛的应用。在生产过

3、程中，系统的热工状况非常复杂，具有大滞后性、时变性和强耦合性等特点，且一旦生球质量或生产任务量发生变化，就需要对链箅机、回转窑和环冷机的运行速度以及各热工参数做相应地调整。传统的人工凭经验的操作方法，严重的影响了系统的稳定性和成品球的质量。鉴于上述情况，本文研究并设计了基于案例推理（）的球团矿专家系统，用于对生产过程进行指导，以减少人为干预的因素，提高成品球的质量。在专家系统的分析与设计中，为了解决以往专家系统建立过程中存在的知识获取和知识表示困难的问题，本文采用案例推理方法，以案例的形式表示专家的知识，并用于系统推理。本文首先介绍了链箅机一回转窑球团矿生产工艺流程以及生球、成品球质量指标；其

4、次对专家系统理论进行了论述，重点探讨了专家系统的基本结构和功能、知识表示方法、推理机制、知识获取等内容；然后结合球团矿生产工艺，在案例推理算法基本思想的基础上，利用产生式规则和框架相结合的方法实现了案例表示、推理模型的建立和案例内容的确定，并针对推理过程中出现的情况，提出了基于模糊理论的案例评价方法和基于层次聚类的案例整合方法；接下来选用程序语言作为前台开发工具，软件作为后台数据库，完成了系统总体结构、数据库和表的设计。在完成系统知识库的构建和推理机的设计后，编程实现了基于案例推理的球团矿专家系统，以用于链箅机一回转窑生产中；最后，对此专家系统进行了测试，测试结果表明此系统，是有效的，具有成品

5、球质量控制和球团矿生产管理的双重功能，对于生产过程的优化指导，具有较好的参考价值。关键词：案例推理；球团矿；专家系统；模糊评价；层次聚类东北大学硕士学位论文，（），；，；，；，；，东北大学硕士学位论文，：；东北大学硕士学位论文目录目录独创性声明摘要第章绪论课题研究背景及意义球团矿生产控制现状与发展趋势基于案例推理的专家系统专家系统简介案例推理简介本文的主要工作第章球团矿生产工艺及质量指标球团矿生产工艺流程。铁精矿的干燥、辊磨、与膨润土配料、混合系统一造球、生球筛分与布料系统生球的干燥与预热系统链算机生球的氧化焙烧系统回转窑一成品球冷却系统环冷机生球的质量指标成品球的质量指标物理指标化学指标一冶

6、金指标本章小结第章专家系统的基本理论专家系统的基本结构和功能专家系统的知识表示方法专家系统的推理机制专家系统中的关键环节知识获取专家系统的设计原则与实现步骤本章小结东北大学硕士学位论文目录第章基于球团矿生产工艺的案例推理算法案例推理算法案例推理的基本思想一案例推理的算法流程一案例获取数据采集一噪声处理案例表示案例表示结构一推理模型案例内容一案例检索案例评价模糊评价的基本流程一基于球团矿生产工艺的案例模糊评价一案例整合层次聚类法一基于球团矿生产工艺的案例聚类整合本章小结第章基于案例推理的球团矿专家系统的设计与实现基于案例推理的球团矿专家系统的开发工具程序语言。数据库基于案例推理的球团矿专家系统的

7、总体设计总体结构设计数据库和表的设计一基于案例推理的球团矿专家系统的实现知识库推理机一基于案例推理的球团矿专家系统主要界面一基于案例推理的球团矿专家系统的测试本章小结第章总结与展望参考文献致谢东北大学硕士学位论文第章绪论第章绪论课题研究背景及意义钢铁是社会生产的重要物质基础之一。目前，钢铁工业正在世界范围内不断扩大和延伸，其生产技术也得到了不断的提高和完善，它也正向着紧凑化、高效化、连续化、节能化、环保化的方向发展。随着钢铁工业的发展，炼铁所需的原料将愈来愈多，而可直接入炉冶炼的富矿却愈来愈少。近年来，在全球铁矿资源中，已探明的品位大于的铁矿石约为亿吨。我国铁储量虽位居世界第五，但其中含铁以上

8、的富矿却仅占已探明储量的左右，绝大部分为含有有害杂质（、）的贫矿【。全世界范围内，欧美等国铁矿石的入选比为，而我国高达以上的铁矿石须经过细磨精选、人工造块后才能入炉冶炼。目前，造块已成为钢铁生产中的重要环节之一，其加工技术大致可分为两种，即烧结矿法和球团矿法。它们均有各自的特点和适用范围，它们之间是一种相辅相成的关系，目的都是使粉料块矿化，从而改善钢铁生产的质量。通过多年生产实践和知识经验的总结，国内外普遍认为球团矿在原料条件、冶金性能、冶炼效果、经济效果和环境状况等方面有着较强的优势。以冶金性能为例，其具体的优势为】：（）粒度小而均匀，有利于高炉中料柱透气性的改善和气流的均匀分布。通常球团粒

9、度在的占以上，这一点即使整粒最好的烧结矿也无法相比；（）冷态强度（抗压和耐磨）高。在运输、装卸和贮存时产生的粉末量较少；（）铁含量比较高，堆密度较大，有利于增加高炉内料柱的有效重量，提高球团厂的生产产量和生产效率以及降低焦比等；（）还原性好，有利于改善煤气化学能的利用。测定表明，在用含少量的优质原料时，球团矿与烧结矿的还原性相差不大，而在使用含大量的原料时，球团矿的还原性明显要优于烧结矿。近年来，国际市场上球团矿的需要量不断增加，价格上涨幅度也越来越大。由此可知，球团矿因其各方面显著的特点，已成为当今高炼炉料中不可缺少的组成部分。球团矿的生产方法主要有竖炉法、带式焙烧机法和链算机一回转窑法。竖

10、炉是世界上最早采用的球团矿焙烧设备。生球的干燥、预热、焙烧、冷却都在一东北大学硕士学位论文第章绪论个矩形炉内进行。竖炉法具有结构简单、材质无特殊要求、投资少、热效高、操作方便等优点。但是该方法在理论上存在着固有的、难以克服的缺陷，如对原料的适应性较差、生产电耗高、需采用高热值燃料油或天然气体、仅限于焙烧磁铁矿球团、球团矿焙烧固结的均匀性差、成品球强度低以及单炉产量低等。因此，竖炉法的使用受到了限制，不能满足大型高炉对球团矿的质量要求。带式焙烧机也是一种历史较早且灵活性好、使用范围广的细粒造块设备。带式焙烧机法的整个工艺过程（预热、焙烧、冷却）都在一个带式设备上完成，具有工艺过程简单、生球料层较

11、薄且透气性好、可用于焙烧各种原料的生球、供选择的燃料类型较多、生产能耗低、单机产量大等优点，并且能满足扩大生产规模和实现大型化的要求，对原料的适应性比竖炉有很大的提高。但是也存在着明显的缺陷和不足，如耐高温特殊合金钢的用量较大、在生产过程中对原料的稳定性要求较高、存在成品球质量不均匀现象等。因此，虽然带式焙烧机法是一项较为成熟、有效的球团矿生产方法，但在采用该方法时，也要十分认真地对待。链箅机一回转窑最早被用于水泥工业中，以降低生产过程中的耗热量，由于它取得了较好的效果，从而引起了世界球团业的兴趣。年美国爱里斯一哈默斯在亨博尔球团厂建成了世界上第一套生产球团矿的链箅机一回转窑系统，它的一经问世

12、迅速得到了世界各国钢铁企业的重视，并获得了惊人的发展速度【。链箅机一回转窑是一种联合机组，包括链算机、回转窑、环冷机及其附属设备。这种球团矿生产的特点是干燥、预热，焙烧和冷却过程分别在三台不同的设备上进行。与其它两种工艺方法相比，链箅机一回转窑球团矿生产方法具有以下的优点】：（）根据球团矿在升温焙烧过程中强度变化的特点，把热工工艺制度分别置于三个设备上进行。这样就可以按照不同的温度要求，使设备比较容易实现既定的热工制度，从而有效的保证了成品球的质量要求；（）对原料的适应性更强。它不但适应于磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿，而且在原料性质有变的情况下，也可通过调整三个设备的速度求得一定程度的适应；（）燃料

13、类型的选择较为多样化。燃料不但可以采用煤气和重油，而且可以的使用煤粉，也可混合使用两种燃料；（）产品的质量高且更为均匀。由于球团矿干燥和预热工作是在链箅机上进行的，布料平整，料层相对静止，在正确的热工制度下，不会产生球团矿的粉碎；球团矿的焙烧工作是在回转窑内进行，窑内温度可以达到焙烧所要求的适宜温度，使球团矿得到了充分的固结；同时，由于球团得到了均匀的翻滚，使得总体质量很均匀，保证了球团矿焙烧的最终质量要求；（）实现了球团矿生产的大型化，其规模效益特别明显，并且自于网热系统的设计实现，使得生产的能耗较低，环保效果较好。目前，全世界近多个国家在生产球团矿，年世界球团矿总产能为亿吨，总产量已达到亿

14、吨，年的总产能约为亿吨。我国球团矿生产虽然在过去相当长的一段时期内，一直处于企业数量少、规模小、水平低的生产状态。生产的球团矿品位低、冶金性能差、质量不稳定，无法满足高炉生产的需要。但近年来，由于中国钢铁工业处于高速发展时期，钢铁企业对球团矿在炉料中的重要性已经达成共识，球团业也有了较快的发展。年我国球团矿总产能已达到亿吨，实际总产量达到万吨，在高炉炉料中的比例上升到了。年我国球团矿总产能超过了亿吨，实际总产量达到亿吨，不过这个比例仍无法满足高炉炼铁的需要。据统计，在我国球团矿生产能力中，链箅机一回转窑所占比例为，竖炉为，带式焙烧机一为。因此，大力发展球团矿，努力提高链箅机一回转窑生产技术，乃

15、是今后高炉精料工作的主要趋势。随着链箅机一回转窑在球团矿生产中益受到企业的青睐，其生产过程的优化控制，也得到了广泛的重视。通常，系统热工制度的控制和调节是过程优化的关键，关系。着成品球的质量【】。但该系统的热工状况非常复杂，有热辐射、热传导，也有热对流；各工艺参数和操作参数之间相互耦合，并具有许多不确定因素，如压力、燃烧热值的波动等，这就使得生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性等特点；整个生产过程运行在三个不同的设备上，即链箅机、回转窑、环冷机，它们既相互关联又相互独立，无法求得系统精确的热工数学模型和质量模型。目前，大多数生产厂家还处于手动操作状态，凭借工人的经验去控制系统，具有很大的不确

16、定性。一旦生球质量或生产任务量发生变化，还不能及时调整系统的工艺参数、操作参数，使生产处于理想的状态下。因此，有必要对该生产过程的控制系统进行完善，特别是实现对热风系统的准确控制至关重要，这不仅影响到产品的质量，而且还关系到设备的可靠运行。总之，在链箅机一回转窑生产中，对热工制度优化控制的进一步研究，并在此基础上建立球团矿专家系统，有着重要的理论价值和现实意义。球团矿生产控制现状与发展趋势由上述内容可知，链箅机一回转窑系统已经在国内外得到了广泛的应用，但是由于其生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性等特点，传统的控制手段和策略很难得到令人满意的效果，从而影响了成品球的质量。随着该系统被广泛地应

17、用于球团矿生产中，现场的操作工人和技术人员不断地总结控制、调节经验，资深的工程师和专家也在以往大量生产数据的基础上进行着工艺分析和控制方法的研究，为整个生产过程优化策略的实现奠定了坚实的基础。在文献【、文献、文献【】等著作中，作者介绍了国内外球团矿的研究现状与发展趋势，详细的阐述了球团矿的原料特性、造球机理以及生球的焙烧理论，重点讲述了竖炉、带式焙烧机、链箅机一回转窑的工艺流程和特点，并在此基础上分析了生球和成品球的质量指标，为了解球团矿生产工艺，研究和设计球团矿生产过程优化系统提供了宝贵的资料。文献【】、文献以信钢万吨链箅机一回转窑球团矿生产系统为例，前者详细的介绍了该系统配料室、烘干机、润

18、磨机、圆盘造球机、链箅机、回转窑、环冷机的工艺参数和设计要点，总结了一系列行之有效的设计方案。在此基础上，后者以整个生产系统的工艺流程为被控对象，采用、变频器、直流调速机、组态软件等，先进的软、硬件设备，基于工业以太网和现场总线网络，实现了生产过程的自动控制，系统总体装备达到了国内外领先水平，为实现链算机一回转窑球团矿生产的先进、高产、优质、低耗创造了良好条件。链箅机一回转窑自动控制系统的建立，在一定程度上使得生产可以平稳、高效的运行，成品球的质量也得到了大大的提高。不过，该系统的适应能力较差，它们大多是建立在人工分析工艺情况的基础上，对于系统需要控制和调节的工艺参数、操作参数，仍要靠高级技术

19、人员凭经验进行预测和设置。由于现在还没有建立出链箅机一回转窑球团矿生产系统的精确的热工数学模型和质量模型，并且现在分析与预测方法的不完善，使得这样的参数决策过程受人为因素影响较大，如技术人员的经验多少、工作态度等，严重的降低了系统决策的科学性和合理性。因此，在链箅机一回转窑球团矿生产过程中，对所存在的控制及决策问题的研究具有较大的理论意义和应用价值。多年来，链箅机一回转窑生产积累了大量的过程数据信息和操作经验，本文将这些数据存储到数据库当中，借助于案例推理的人工智能方法对这些数据进行分析、提取、整合，并设计出系统的推理模型，依照专家系统的正反混合推理机制，决策出系统在某一生球条件信息下，应该设

20、定的最优的工艺参数值和操作参数值，从而满足成品球的质量要求，并以此建立基于案例推理的球团矿专家系统，对该生产过程进行决策与指导。东北大学硕士学位论文第章绪论基于案例推理的专家系统专家系统简介专家系统（）是人工智能的一个重要分支。白年世界上研制第一个专家系统以来，专家系统技术已经获得了非常迅速的发展，被广泛应用于医疗诊断、图像处理、冶金电子、石油化工、金融决策、教学、军事等领域【】。专家系统实际上就是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它根据一个或多个人类专家提供的领域知识、经验进行推理和判断，模拟人类专家做决策过程来解决那些需要专家解决的复杂问题【】。专家系统诞生至今，其发展历程大致可分为以

21、下几个阶段瞵：世纪年代，专家系统的产生阶段。年和在逻辑论（）和通用问题求解程序（）的研制中为专家系统的产生奠定了基础。与此同时，大学的教授等人进行了系统的研究与实现，这标志着人工智能中专家系统的诞生。世纪年代，专家系统的成熟阶段。年代随着一批卓有成效的专家系统的出现，关于其通用性研究的骨架系统和通用表示语言的思想已在形成。这些系统涉及医疗、自然语言处理、数学、教学、地质等多个应用领域。其中，对专家系统技术发展作出特殊贡献的典型系统有：、等。年教授在第五届国际联合会上对的思想作了系统的总结，提出了知识工程的概念，至此，专家系统技术已基本成熟。世纪年代，专家系统的发展阶段。首先是专家系统的数目增多

22、，另外是专家系统的应用领域拓宽，广泛地应用于医学、地质勘探、物理学、化学、企业管理、工业控制【、以及经济决策【】等方面。世纪年代至今，专家系统的兴起阶段。随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，人们对专家系统的研究转向了与知识工程、模糊技术】、神经网络技术、多智能体技术【】等相结合的专家系统，这也是专家系统当今的研究方向和发展趋势。专家系统以知识为基础，以计算机软件为有力支柱，但专家系统解决问题的能力和知识的广博往往超过人类专家，这是因为专家系统本身具有许多优良特点：（）启发性。专家系统能运用专家的知识与经验进行推理和决策。在推理过程中，它利用专家的思维模式，用一些具有启发性的知识来引导整个推

23、理过程的进行。（）透明性。专家系统能够解释本身的推理过程和回答用户提出的问题，以便让东北大学硕士学位论文第章绪论用户了解推理过程，提高对专家系统的依赖性。（）灵活性。专家系统能不断的增长知识，修改原有知识，由于这一特点使得专家系统具有十分广泛的应用领域。（）能根据不确定知识进行推理。善于解决那些不确定性的、非结构化的、没有算法解或者虽有算法解，但在现在的机器上无法实施的困难问题。（）能够高效率、准确和不知疲倦地进行工作。人类专家难免因疏忽、遗漏、疲倦等因素造成偏差或错误，而专家系统克服了这些不足，完善了其可靠性。随着人们对专家系统研究工作的深入开展，现在在各领域的专家系统数量已越来越多，对专家

24、系统类型的划分也存在着多种方法，具体如下：（）按知识表示方法。可将专家系统分为基于产生式规则的专家系统、基于一阶谓词逻辑的专家系统、基于框架的专家系统、基于语义网络的专家系统等。（）按推理方式。可将专家系统分为向推理专家系统、反向推理专家系统、反混合推理专家系统、启发式推理专家系统等。（）按用途。可将专家系统分为诊断型专家系统、预测型专家系统、设计型专家系统、控制型专家系统等【】，在一个大型系统中，可以同时拥有上述一种或多种功能。（）按系统的体系结构分类。可将专家系统分为集中式专家系统、分布式专家系统、神经网络专家系统、符号推理与神经网络相结合的专家系统等。案例推理简介案例推理（，简称），也称

25、为援例推理、事例推理【川，它是近年来在人工智能领域中新崛起的一种基于知识的问题求解方法。过去人们通常单一地使用人工智能领域中的专家系统来解决问题，但专家系统却存在着明显的缺陷，如产生式规则难以获取、专业知识难以清楚表达、程序设计者无法清楚理解问题等。为了避免上述问题的重复发生，因此有了案例推理的诞生，它利用易于获取、表达简单的案例来取代繁杂、冗余的规则进行系统决策和判断，大大提高了专家系统的推理效率¨¨。实践表明，它是一种模仿人类认知心理学模型来解决专家问题的方去【，在推理过程中模拟人类类比分析思维。案例推理是以案例库中的知识案例为基础，对给出的新问题，通过类比推理求取解决

26、方案的方法【。其实质就是借鉴已有的知识与经验形成的旧案例来解决新问题，从而实现系统的优化决策与自学习功能。案例推理源于美国耶鲁大学的教授在其年的著作（东北大学硕士学位论文第章绪论）中所作的描述【¨。他在研究人类认知学的过程中，首先提出了知识表示脚本的概念（）】，之后给出了以记忆组织包（，）为核心的动态记忆理论（），这些被认为是人工智能领域中最早关于案例推理思想的描述。年佐治亚工学院的教授丌发了第一个案例推理系统。上世纪年代，案例推理被成功地应用于医疗诊断、故障检测、股市预测【、设计规划、智能示教等多个领域。一些著名的案例推理系统也相继问世，如【、【、等。同时，一些公司和研究机构还研制

27、出了案例推理工具，如、一、等。近年来，案例推理在国际上得到了普遍重视，全世界至少有多个科研机构在从事此项研究，他们大多分布于美国和德国，研究和丌发的系统达多项。我国对于案例推理的研究起步较晚，近几年才得到重视。中科院在研究检索算法和记忆模型的基础上，丌发了几个典型的系统，如内燃机油产品设计系统、天气预报系统以及淮河王家坝洪水预报调度系统等。案例推理得到广泛应用，是由于其有着明显的优越性，这主要有：（）适用领域较为广泛。能有效地解决未完成形式化领域（弱理论领域）、信息不完全领域、经验知识占主导地位领域的复杂问题；（）问题求解能力比较强。综合运用过去的成功经验，采用类比分析方法，有效地解决问题和处

28、理不确定信息，并且易于解释和验证结果；（）对知识的利用性比较强。知识获取相对容易，知识重用度高，学习能力强。本文的主要工作本文以球团矿生产工艺为研究背景，在学习案例推理和专家系统理论的基础上，根据待求解问题所提供的条件信息，采用最近邻法和正反混合推理机制，并结合提出的案例模糊评价方法和案例聚类整合（数据挖掘）方法，求取新问题的解决方案，并以此建立基于案例推理的球团矿专家系统，实现对整个生产过程的决策和指导。本文的具体工作可概括如下：（）通过对球团矿生产工艺流程，尤其是链箅机一回转窑一环冷机环节，以及生球与成品球的质量指标的理解与分析，找出生产中影响成品球质量的主要参数；（）深入理解专家系统的基

29、本结构与各部分的功能、知识表示方法、推理机制、知识获取的任务和方式以及设计与实现专家系统的基本原则和步骤；东北大学硕士学位论文第章绪论（）结合球团矿生产工艺，分析与研究案例推理方法。在学习案例推理基本理论的基础上，在新问题解决方案求取过程中，采用最近邻法进行案例检索，并提出基于模糊理论的案例评价方法以及基于层次聚类的案例整合（数据挖掘）方法；（）设计并实现基于案例推理的球团矿专家系统。在上述分析球团矿生产工艺、研究专家系统及案例推理方法的基础上，以数据库为数据存储空白，以程序语言为系统开发工具，建立基于案例推理的球团矿专家系统，完成各个模块的设计及功能实现，并对该系统进行测试。一东北大学硕士学

30、位论文第章球团矿生产工艺及质量指标第章球团矿生产工艺及质量指标球团矿是世纪早期丌发出的一种细粒铁精矿的造块方法。它是富矿资源同益枯竭、贫矿资源大量开发利用的结果。随着现代高炉炼铁对精料提出的苛刻要求，以及钢铁冶炼短流程的兴起，球团矿在钢铁工业中的作用越来越重要【。球团矿作为高炉炼铁原料具有强度好、粒度均匀、形状规则、含铁品位高、还原性好等优点【，在高炉冶炼中可起到增产节焦、改善炼铁技术经济指标、降低生铁成本、提高经济效益的作用。本文就是基于链算机一回转窑球团矿的生产工艺特点，采用现代智能控制理论和方法来进行专家系统的研究与实现。接下来将详细介绍一下链算机一回转窑球团矿生产工艺流程以及生球和成品

31、球的质量指标。球团矿生产工艺流程球团矿生产工艺流程大致可分为以下几个阶段，即铁精矿的配料、干燥、辊磨、与膨润土的配料、混合，造球、生球筛分、布料，生球的干燥、预热，生球的氧化焙烧，成品球的冷却、输出等【，。其工艺流程如图所示。塑鱼堡堑！童王堡辊磨配料混舍膨润土生球破碎蔓一敌料润湿筛分布料一±划塑丑叫蔓主混合煤气皇煤气烧嘴散料一环冷机回转窑固定筛二工成品仓一一工结圈大块人工处理图工艺流程图东北大学硕士学位论文第章球团矿生产工艺及质量指标铁精矿的干燥、辊磨、与膨润土配料、混合系统球团矿生产所需的含铁原料主要有赤铁精矿、磁铁精矿和褐铁精矿等。在生产开始阶段，原料进入铁精矿配料仓中，通过给料

32、机和皮带秤完成配料工作。经过配料的铁精矿水分含量一般在左右，高于理想值，这样造球的效果较差，会使生球质量难以满足链算机一回转窑生产的要求，因此需要将铁精矿送入干燥系统进行干燥，以降低铁精矿水分含量。干燥系统一般采用圆筒干燥机，利用环冷机热废气或其它热源，将铁精矿进行干燥，另外设计了旁路系统，当铁精矿水分满足造球的要求时，可由旁路系统将铁精矿运至下一道工序，即辊磨系统。当造球用铁精矿粒度粗，比表面积小（不大于）时，一般采用高压辊磨工艺或润磨工艺。铁精矿进行高压辊磨或润磨的目的是进一步改善铁精矿颗粒表面塑性，提高比表面积，从而改善铁精矿粒度，为提高物料成球性，提高生球强度作保障。经高压辊磨或润磨后

33、的铁精矿，按一定的工艺比例接受膨润土和除尘灰（生产中的灰尘）的配料后送往混合室，利用强力混合机将铁精矿、膨润土与除尘灰进行充分而均匀的混合。其工作原理是利用设备混合工具部位的相向运动，使物料也相向运动以实现互相穿插渗透，达到混合均匀的目的。混合后的物料由胶带运输机运至造球室。球团厂所使用的粘结剂可分为有机粘结剂和无机粘结剂两类。通常使用的是无机粘结剂中的膨润土（包含钙基膨润土、钠基膨润土两种），它可提高生球的落下强度，在造球过程中起调节水分的作用，并提高生球的爆裂温度。加入膨润土的先决条件，必须是合适的原料水分和最佳的加入量。根据矿石种类和粒度的不同，一般在原料水分为的情况下，膨润土加入量约为

34、。造球、生球筛分与布料系统造球是球团矿生产工艺流程中的重要环节之一，它的工作好坏在很大程度上直接决定着生球的氧化焙烧能否正常进行，以及成品球的产量与质量。造球是细磨物料在造球设备中被水湿润，借助机械力的作用而滚动成球的过程。在生产中，湿料被连续加到造球机上，母球在造球机中不断的滚动而被压密，引起毛细管形状和尺寸的改变，从而使过剩的毛细水被迁移到母球表面，这样潮湿的母球在滚动中很容易粘上一层润湿程度较低的湿料。再压密，表面又粘上一层湿料，如此反复多次，母球不断长大，一直到母球中的摩擦力比滚动时的机械压密作用力大为止。如果要使母球继续长大，必须人为地使母球的表面过分润湿，即向母球表面喷水。现在大多

35、采用的一种加水方式是使造球物料一东北大学硕士学位论文第章球团矿生产工艺及质量指标在造球前水分含量低于生球水分适宜值，不足的在造球时盘内，这就是“滴水造球、雾水长大”的造球原则，即：滴状水加在新给入的物料上；雾状水则喷洒在长大的母球表面上。以现在主要采用的圆盘造球法为例，在造球过程中添入约的水，保证造球物料的水分比适宜的生球水分低，并在造球过程中不断补入水分，以使混合料的水分达到造球的最佳值。此外，还应该注意造球物料的加入方式，以保证生球的产量和质量要求。生球筛分的目的是有效地控制迸人链箅机的生球粒度，筛除粉末或粒度不合格的生球，使进入链箅机的生球粒度均匀、稳定。每台造球机都对应着一台筛分机，筛

36、出小于和大于粒级的不合格的生球。布料系统将粒度合格的生球均匀地布到链算机的箅床上，不合格的生球经返料胶带机重新运至精矿干燥室，经过生球粉碎机粉碎后，运回造球系统重新造球。布料也是球团矿生产工艺流程中的重要环节，料层厚度达不到要求（一般为），不仅产量难以达到要求，还可能导致链算机箅床长期在高温下运行，降低了使用寿命；布料不匀或断料，将使厚料部分的生球得不到充分的干燥和预热，球团质量不均匀，入窑粉末量增加。生球的干燥与预热系统链箅机链箅机一回转窑环冷机系统的结构如图所示。生球的干燥与预热的目的是使生球得到充分干燥，通过均匀预热使生球得到定的强度，稳定生球焙烧质量，这一过程主要是在链算机上进行的。链

37、算机有四个段，即鼓风干燥段、抽风干燥段、预热段和预热段【】。（）鼓风干燥段。生球在鼓风干燥段内被。左右的热气流干燥，除去生球附着水，这样可以避免下部生球过湿而受压破裂，从而影响整个料层的透气性。鼓风干燥段所用的热气流来自于环冷机三冷段的热废气，该热废气温度在。左右，因此在输送管道上设有兑冷风阀，兑入部分冷风，以使鼓风干燥段风温控制在。，然后通过鼓干风机送入鼓风干燥段内，从料层中出来的带有水分的热废气通过链算机上部的烟囱排向大气。鼓风干燥段的罩内温度为。，生球在鼓风干燥段内的干燥时问为分钟左右。（）抽风干燥段。抽风干燥段采用。左右的热气流对料层进行干燥，使生球脱水，并可以承受预热段。以上温度。抽

38、风干燥段所用热气流来自于预热段的热废气，该热废气的温度在。左右，因此在管道上设有兑冷风阀，兑入部分冷风，东北大学硕士学位论文第章球团矿生产工艺及质量指标以使抽风干燥段温控制在。左右，经过预热除尘器的处理后，由回热风机送入抽风干燥段内对料层经行干燥处理，接着再由主抽风机从段内抽出热废气，经过主抽风除尘器后，由主抽风机经烟囱排入大气。抽风干燥段的罩内温度为。，生球在抽风干燥段内的干燥时问为分钟左右。图链算机一同转窑一环冷机结构幽（）预热段。在预热段，。以上的热气流通过料层使生球继续干燥，并开始氧化，以保证球团矿在预热段可以承受。以上高温。预热段的热气流主要来自于环冷机二冷段的热废气，该热废气通过管

39、路直接进入预热段，此外还需要补充部分来自预热段。左右的热气流，这股热气流通过预热段与预热段烟罩间隔墙孔导入，预热段热废气通过汇集总管道与抽干燥段热废气一起经主抽风除尘器的处理后，由主抽风机通过烟囱排放。预热段的罩内温度为。，生球在预热段内的预热时间为分钟左右。（）预热段。在预热段，球团矿进行快速氧化、分解（如果有结晶水）和加热升温，并完成部分固结硬化，使球团矿具有一定强度，能经受由链箅机落入回转窑时的冲击，在回转窑运动过程中不致破碎。预热段的热源主要来自于窑尾约。热气流。预热段的罩内温度为左右。链箅机的各段之问均用隔墙分开，使得各干燥、预热段可以相对独立。生球在链算机上干燥、预热后获得足够的强

40、度，此过程大约需要分钟左右，而后生球经铲料板、溜槽进入回转窑。，生球在预热段内的预热时问为分钟东北大学硕士学位论文第章球团矿生产工艺及质量指标链算机作为生球脱水干燥和预热氧化的热工设备，它是将生球布在慢速运行的算板上，利用环冷机的热废气以及回转窑排除的热气流对生球进行鼓风干燥、抽风干燥、预热氧化等操作处理，然后直接送入回转窑内进行焙烧。它的工艺参数，如链箅机的总体长度及各段的分配比例，链箅机运行速度，干燥和预热的时间，各段的罩内温度，需要的风量、风温和风速等，必须根据系统的设计要求，在满足球团矿产量的情况下，通过多次试验得以确定。生球的氧化焙烧系统回转窑生球的氧化焙烧主要是在回转窑内进行的，它

41、是球团矿生产工艺流程中最复杂最重要的环节。滚动成型所得的生球，其内部颗粒之间的接触程度虽有所增加，但仍需通过焙烧，即通过低于熔点的温度进行高温固结，使生球收缩且致密化，从而使生球具有良好的冶金性能（如强度、还原性、膨胀指数等），以满足高炉冶炼的工艺要求。生球在回转窑内主要发生氧化、再结晶和固相固结等变化，必要的氧分、温度以及它们的高速载体，即热空气是必须具备的三个基本条件。生球经干燥和预热后，由链算机尾部的铲料板铲下，通过溜槽进入回转窑，物料随回转窑沿周边翻滚的同时，沿轴向朝窑头方向移动。窑内的热源主要来自窑头烧嘴喷入的火焰以及环冷机一冷段的热气流。在窑头部分设有混合煤气烧嘴，通过调节空气煤气比例来调节火焰长度，控制燃料的供给，烟气由窑尾排出并导入链箅机中。同时将环冷机一冷段。左右的热废气引入窑头罩，作为二次风，以保证窑内所需要的焙烧温度。球团在窑内主要是受高温火焰以及窑壁暴露面的辐射热的焙烧。同时，由于球团随着窑体的回转而不断滚动使球团之间，球团与所接触的